Do nhu cầu tiêu thụ điện ngày càng tăng cao, một số giải pháp công nghệ mới đang được phát triển tại Mỹ để đảm bảo điện năng có thể truyền qua mạng lưới hiệu quả hơn mà không gây hại nhiều tới môi trường.
Tại một vùng ngoại ô ở thành phố Sacramento (tiểu bang California, Mỹ), một tháp truyền tải điện khổng lồ đã mọc lên cạnh một dãy nhà màu be, vươn cao trên nền trời mùa Hè trong xanh.
Tải nhiều điện hơn dựa trên mạng lưới đã có
Ở dưới đất, Jon Marmillo đang chăm chú nhìn vào một chiếc hộp chứa đầy cảm biến laser nằm tại độ cao 6 mét tính từ chân tháp. Marmillo cho biết anh đã dành nhiều thời gian để ngắm nhìn hệ thống truyền tải điện địa phương, kể cả khi đang lái xe.
Lý do đằng sau hành động này là vì Marmillo nghĩ rằng sẽ tốt hơn nếu như mạng điện địa phương được trang bị nhiều hơn các hộp cảm biến laser này. Chúng sẽ giúp nước Mỹ đạt mục tiêu khí hậu sớm hơn, với chi phí thấp hơn. “Tôi nghĩ chúng ta đã tìm ra giải pháp rồi. Ta có thể đưa nhiều năng lượng tái tạo hơn vào hệ thống mạng lưới điện,” Marmillo nói.
[Khảo sát: Gần 70% người dân thế giới ủng hộ năng lượng mặt trời]
Cuộc khủng hoảng khí hậu toàn cầu đã đặt ra yêu cầu phải nhanh chóng thay thế nhiên liệu hóa thạch bằng năng lượng xanh.
Tuy nhiên, hàng ngàn dự án điện mặt trời và điện gió vẫn đang trong quá trình chờ đợi được kết nối với đường dây tải điện, một số đã kéo dài tới nhiều năm.
Theo Dự án REPEAT của Đại học Princeton, để hoàn thành mục tiêu quốc gia về cắt giảm tối đa tình trạng ô nhiễm làm Trái Đất nóng lên, nước Mỹ cần nâng công suất truyền tải điện lên 43% trước năm 2035.
Tuy nhiên, trên thực tế, quá trình nâng công suất, vốn đòi hỏi việc trang bị thêm hệ thống đường dây tải điện, sẽ cần nhiều thời gian hơn và có thể tiêu tốn hàng tỷ USD.
Đó là lúc công nghệ cảm biến laser xuất hiện và thể hiện vai trò, như nhận định của Marmillo, người là đồng sáng lập công ty sản xuất cảm biến laser LineVision.
Marmillo cho biết cảm biến này có thể giúp các công ty điện lực thu thập dữ liệu trên hệ thống truyền tải điện theo thời gian thực, cho phép họ truyền nhiều điện năng hơn qua hệ thống đã có.
Công nghệ này là một trong những cải tiến có thể giúp nước Mỹ nâng công suất truyền tải điện nhanh hơn và tiết kiệm hơn so với việc xây dựng hệ thống dây dẫn điện mới.
Allison Clements, ủy viên Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang Mỹ (FERC), cho biết các tiểu bang và chính quyền liên bang đang xem xét biện pháp khuyến khích mới và cân nhắc đưa những công nghệ này vào áp dụng.
“Đây là cơ hội tuyệt vời để ta có thể truyền dẫn thêm nhiều điện năng từ hệ thống điện hiện tại, với chi phí thấp hơn và quy trình nhanh chóng hơn,” Clements nói.
Tuy nhiên, theo Chủ tịch Công ty Tư vấn Điện lực Grid Strategies Rob Gramlich, giới chuyên gia lo ngại rằng các công ty truyền tải điện sẽ chưa muốn áp dụng công nghệ mới, bởi họ sợ bị ảnh hưởng đến lợi nhuận. “Thực tế có thể hoàn toàn ngược lại. Đôi khi, công nghệ càng rẻ thì càng khó khuyến khích các công ty triển khai chúng,” Gramlich nói.
Tiềm năng của những giải pháp công nghệ mới
Hiện nay, hệ thống điện tại Mỹ vẫn phụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu hóa thạch. Hàng ngàn dự án năng lượng mặt trời và năng lượng gió đã sẵn sàng đi vào hoạt động nhưng hệ thống truyền tải điện đã cũ kỹ của Mỹ chính là yếu tố cản trở quá trình triển khai các dự án này.
Thời điểm Mỹ đang tăng cường việc chuyển qua sử dụng những sản phẩm như ô tô điện và máy bơm nhiệt như hiện nay, nhu cầu tiêu thụ năng lượng cũng tăng mạnh, qua đó mang đến nhiều thách thức mới cho hệ thống cơ sở hạ tầng điện hiện có.
Mathias Einberger, người quản lý Chương trình Điện không phát thải carbon tại Tổ chức Nghiên cứu Năng lượng RMI, cho biết việc xây dựng thêm các đường dây tải điện mới sẽ là điều cần thiết trong tương lai.
Tuy nhiên, ông cũng lưu ý rằng quá trình này sẽ mất nhiều năm, có thể kéo dài đến một thập kỷ hoặc hơn thế, và thường bị đình trệ do vướng mắc về thủ tục giấy tờ cũng như sự phản đối của người dân Mỹ.
Các giải pháp mới như “công nghệ tăng cường lưới điện” hoặc “công nghệ truyền tải điện năng tiên tiến” đang được xem như yếu tố giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, bằng cách tối ưu hiệu suất hoạt động của lưới điện hiện có.
Theo Einberger, việc triển khai các giải pháp này sẽ rất nhanh chóng và không tốn nhiều chi phí. Ông cũng nhận định đây là những công nghệ cực kỳ quan trọng, có thể theo chân nước Mỹ trên một chặng đường dài phía trước.
Những công nghệ được nói đến ở đây bao gồm việc triển khai lắp đặt dây dẫn điện có thể truyền tải nhiều điện năng hơn, cài đặt phần mềm và phần cứng giúp cho các công ty điện lực tránh được tình trạng nghẽn đường dây tải điện, lắp cảm biến laser (giống với cảm biến được sử dụng ở thành phố Folsom) để theo dõi hoạt động của mạng điện.
Công nghệ cảm biến laser chứa nhiều yếu tố ưu việt. Với khả năng thu thập thông tin môi trường quanh lưới điện như gió, nhiệt độ và độ võng của dây, công nghệ này cho phép các công ty điện lực truyền tải được nhiều điện năng hơn qua hệ thống dây dẫn một cách an toàn mà không cần dựa vào các quy chuẩn đã lỗi thời.
Theo Gentle, với công nghệ mới như phân tích định mức nhiệt động, các công ty điện lực có thể tăng cường hiệu quả sử dụng hệ thống dây dẫn của họ lên tới 40%.
Đã có những chứng minh thực tế cho thấy công nghệ giúp tăng hiệu quả hoạt động của lưới điện. Ví dụ tại Đan Mạch, nhà điều hành hệ thống truyền tải điện quốc gia Energinet nhận thấy sau khi sử dụng kết hợp các phép đo đạc và thuật toán, công ty có thể nâng công suất đường dây truyền tải hiện có lên tới 30%, đặc biệt là vào mùa Xuân và mùa Thu - thời điểm có nhiều gió.
Những bất cập trước mặt
Tuy nhiên triển khai công nghệ mới không phải là điều dễ dàng. Các chuyên gia về mạng điện lo ngại một số công ty điện lực tại Mỹ sẽ phản đối việc triển khai những công nghệ mới bởi chúng có thể làm ảnh hưởng đến lợi nhuận của họ. Cơ cấu lợi nhuận của các công ty này đã được định hình từ hơn một thế kỷ trước và duy trì nguyên như vậy từ đó tới nay.
Về cơ bản, đội ngũ quản lý đứng sau các công ty này chỉ ủng hộ việc xây dựng thêm những hệ thống truyền tải điện mới, với quy mô lớn. Tình trạng chung hiện nay tại nhiều bang của Mỹ là công ty điện lực càng chi nhiều tiền để xây dựng cơ sở hạ tầng thì họ càng được phép thu nhiều lợi nhuận hơn từ khách hàng. Điều này có nghĩa là những dự án đắt đỏ như xây dựng hệ thống tháp tải điện mới sẽ là “miếng mồi béo bở” cho các công ty điện lực và cổ đông của công ty đó.
Theo bà Marissa Gillett, Chủ tịch Cơ quan Quản lý Điện lực Công bang Connecticut, những giải pháp có chi phí thấp hơn như sử dụng cảm biến không đủ hấp dẫn để các công ty điện lực từ bỏ cơ cấu lợi nhuận truyền thống của mình.
Đôi khi cũng bởi vì lý do trên mà rất khó có thể bán các loại dây điện hiệu suất cao tiết kiệm chi phí (trong hoạt động còn gọi là “reconductoring” - phương án thay thế dây cáp điện để truyền tải được nhiều điện năng hơn) cho những công ty này.
Tới đây, sẽ có người đặt ra dấu hỏi về vai trò của Chính phủ liên bang Mỹ, như Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang (FERC).
Vào cuối tháng Bày vừa qua, FERC đã thông qua một quy định mới để giải quyết tình trạng hàng loạt các dự án năng lượng tái tạo vẫn đang xếp hàng chờ được kết nối với mạng lưới điện quốc gia.
Chủ tịch FERC, ông Willie Phillips, cho biết quy định này yêu cầu các công ty điện lực và nhà điều hành mạng lưới điện phải đánh giá việc sử dụng tích hợp nhiều công nghệ mới, bao gồm cả loại dây dẫn có thể truyền tải nhiều điện năng hơn.
“Sẽ phải mất một thời gian để các công ty truyền tải điện phải làm điều mới lạ so với những gì họ thường làm. Nhưng ta nhất định phải làm cho đúng. Đó là bước đầu tiên cần thực hiện,” ông Phillips nhận định./.